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燃料電池(Fuel Cell)最早可追溯到1839年英國William Grove進行的水逆電解反應時所發明的技術，至于其真正的實用化，則直到20世紀60年代才實際應用在航天及太空上。到20世紀80年代，在環保、節能等全球議題帶動下，美國、日本、加拿大、韓國及西歐各國等數百家公司及研究機構積極投入，燃料電池開始進入民用市場，到20世紀90年代后期燃料電池技術新專利不斷產生。近年，在低碳經濟的全球背景下，燃料電池研發和商業化進程有加快趨勢。 燃料電池定義 燃料電池是一種在等溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能高效率(37~70%)地轉換成化學能的電源產品；由于所使用的主要是氫氣、醇類等燃料，且轉動的組件極少，具有對環境負荷小(低污染)、低噪音的特點，故其不僅適合用于中央電廠和區域分散電廠發電，亦可作為交通運輸工具(例如電動汽車、電動機車及電動自行車等)的動力電源，近年來，在國際領先企業的積極投入研發推動下，具有成為便攜式電子產品下一代動力電池的潛力。 燃料電池的主要特性 傳統能源利用方式主要有兩大弊病：一是儲存于燃料中的化學能必需首先轉變成熱能后才能被轉變成機械能或電能，受卡諾循環及現代材料的限制，在機端所獲得的效率一半以上被浪費；二是傳統的能源利用方式給今天人類的生活環境造成了巨量廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。 多年來人們一直在努力尋找既有較高的能源利用效率又不污染環境的能源利用方式，而燃料電池就是比較理想的發電技術。燃料電池十分復雜，涉及化學熱力學、電化學、電催化、材料科學、電力系統及自動控制等眾多學科相關理論，具有發電效率高、環境污染少等優點。 燃料電池發展瓶頸 燃料電池與其他動力相比雖然有許多優點，但是也面臨成本過大、造價偏高的問題。例如車用質子交換膜燃料電池成本中貴金屬催化劑約占40%，質子交換膜約占35%，這兩者的造價都很昂貴。另外，燃料電池的啟動速度與內燃機引擎還有差距，燃料電池的反應性和穩定性二者存在不可兼得的矛盾。同時燃料電池的碳氫燃料目前還無法直接利用，除甲烷外均須經轉化器處理產生純氫才可以應用。此外，儲氫技術的制約和加氫充氣站基礎建設的不足也極大地制約了燃料電池的推廣。 總而言之，燃料電池在以下幾個方面有待突破。 燃料電池使用成本：（1）燃料電池使用貴金屬鉑作為催化，且鉑極易因一氧化碳中毒喪失活性；（2）氫氣制取成本高，每公斤氫氣價格為汽油的數倍，儲運難度大，氫氣儲運成本高；（3）燃料電池的穩定性、壽命、復雜路況下的性能衰減，維護費用較高。 加氫網絡：氫氣常溫常壓下是易燃易爆的氣體，且很難液化。氣體狀態下，能量密度低（680 個大氣壓下的氫氣氣體，能量密度僅為一加侖汽油液體的14%）。氫能基礎設施落后，短時間內難以組成一個像加油站一樣的網絡。 燃料電池投資分析 通過對比不同類型電池性能和應用后，賽迪創新投資認為雖然目前鉛酸、鎳氫電池在動力電池領域占據主導地位，但由于污染性和續航能力等問題，傳統的鉛酸、鎳氫電池將逐漸被淘汰。隨著鋰電池技術的不斷成熟，制造成本和安全性能的逐漸提高，鋰離子電池在未來五到十年內將是動力電池發展的主流方向。 但是，鋰離子電池存在下游原料供應短缺、電池安全穩定性差等方面問題。而燃料電池是一種純正的綠色清潔能源，可減輕溫室效應使全球氣候變暖，符合當前低碳經濟的需要，同時氫氣等燃料供給來源途徑廣闊，燃料電池具有很大的發展潛力。如果燃料電池在技術上有突破的話，燃料電池將有很大的發展空間。 |
